单相电能表的设计与实现

毕毕业业设设计计 设计题目设计题目单相电能表的设计与实现单相电能表的设计与实现 学生姓名学生姓名 学学号号 专业班级专业班级 指导教师指导教师 院系名称院系名称计算机与信息学院计算机与信息学院 20152015年年月月日日 目录 摘要. 1 Abstract.2 1绪论.3 1.1 课题背景和意义 .3 1.2 电能表的发展历史和现状 .3 1.2.1 电能表的发展历史 3 1.2.2 电能表的研究现状 3 1.3 本文研究内容 .4 2电能表工作原理及 ADE7755 介绍6 2.1 电能表工作原理 .6 2.2ADE7755 介绍 7 2.2.1 外部引脚及功能说明 7 2.2.2 功能简介及功能框图 9 2.2.3 ADE7755 工作原理 11 3电能表的硬件设计 12 3.1 控制系统设计 .12 3.1.1 单片机 AT89C51简介.12 3.1.2 最小单片机系统设计 13 3.2 电能计量模块设计 .14 3.3 LCD1602 显示模块设计 .15 3.3.1 LCD1602 工作原理 15 3.3.2 LCD1602 电路设计 15 3.4 数据存储模块设计 .16 3.4.1 24C02 简介16 3.4.2 数据存储电路设计 17 3.5 电源模块设计 18 3.6 PCB 图 . 19 4电能表的软件设计 20 4.1 软件开发环境简介 .20 4.2 主程序模块 .21 4.3 按键扫描中断子程序 .22 4.4 LCD1602 显示程序 .23 5设计结果及分析 25 结论.26 致谢.27 参考文献.28 单相电能表的设计与实现单相电能表的设计与实现 摘要随着我国近年来经济技术的快速发展，企业和居民对电能的需求越来越 大。但是传统的机械式电表计费单一、计量误差较大、寿命较短，已经不 足以满足人们的需求，所以开发一款寿命长、计量精准的多功能电子式电 能表就成为一种必然趋势。 本文主要是基于芯片 ADE7755 设计的一种针对于普通家庭用户使用的电 子式单相电能表。该设计采用高精度电能计量芯片 ADE7755 来计量用电 量，并使用 51 单片机来控制整个电路。通过电流、电压的信号采集，数 模转换，功率计算，带掉电存储和显示等硬件设计，并结合软件编程实现 了电能表的正常工作。 本文主要介绍了电能表的工作原理， 电能计量模块， 显示模块，数据存储模块，以及软件设计模块。所设计的数字化单相电能 表具有成本低廉、结构简单、性能可靠、计量精准等优点，具有一定的实 用价值和推广价值。 关键词ADE7755；电能表；单片机 Design and implementation of single-phase energy meter Abstract With the rapid development of Chinas economy in recent years, technology, business and household demand for electricity is growing. But the traditional mechanical meter single billing, measurement error is large, short-lived, it has been insufficient to meet peoples needs, so the development of a long-life, multi-function electronic metering precise electrical energy meter has become an inevitable trend . This article is based on a chip designed for electronic ADE7755 single-phase energy meter for ordinary home users. The design uses a high-precision chip ADE7755 energy metering to measure electricity consumption and use 51 microcontroller to control the entire circuit. By signal acquisition current, voltage, digital to analog conversion, power calculation, with power storage and display hardware design, combined with software programming work to achieve a normal meter. This paper describes the working principle of electric energy meter, energy metering module, display module, data storage module, and software design module. Designed for single-phase digital power meter has a low cost, simple structure, reliable perance, accurate measurement, etc., with some practical value and promotional value. Keywords ADE7755; Meter; SCM 1绪论 1.1 课题背景及意义 近年来，随着我国经济技术的高速健康发展，能源短缺问题日趋凸显，特别是 用户对用电量的需求越来越多，同时，对电能表的性能需求也越来越高。虽然数字 化智能电表已经覆盖中国各大城市，但仍有些乡镇、山区及农村地区在使用非智能 化电表或机械式电表。这些电表存在寿命短、计量误差大等诸多问题，也会造成电 能的浪费，因此普及数字化智能电表势在必行。 本课题采用 ADE7755 电能计量芯片基于单片机控制的多功能数字化单相电能 表。ADE7755 内部集成了电能采集和计量单元，而且外部的功能模块非常丰富，在 电路设计中只需要少量的元器件就能完成电能表的设计。该芯片具有性能稳定，精 度高等特点，极大简化了设计难度，降低了设计成本，能够满足家庭用户的需求， 是一款具有相对实用价值的数字化电能表。 1.2 电能表的发展历史和现状 1.2.1 电能表的发展历史 从十九世纪法拉第发现电磁感应定律开始，电能已经成为人们日常生活当中不 可或缺的一部分。人们生活、工作、娱乐、学习都离不开电能，其已变成当今社会 的通用能源。 随着电能的普遍使用，如何度量电能也变成了必须解决的问题，这样，电能表 就应运而生了。 最早是 1880 年爱迪生利用电解原理发明了第一台直流电能表。 而后， 1889 年，匈牙利岗兹公司一位德国人布勒泰成功制作了世界上第一块总重量为 36.5kg